Studi lapangan menunjukkan icing dapat membebani turbin angin hingga 80% dari produksi listrik
Energy

Studi lapangan menunjukkan icing dapat membebani turbin angin hingga 80% dari produksi listrik


Foto drone ini dari studi lapangan tentang lapisan es pada turbin angin menunjukkan bagaimana es terakumulasi di ujung bilah turbin selama badai musim dingin. Kredit: Universitas Negeri Hui Hu / Iowa

Bilah turbin angin yang berputar melalui kondisi dingin dan basah dapat mengumpulkan es setebal hampir satu kaki di ujung bilahnya.

Itu mengganggu aerodinamika blade. Itu mengganggu keseimbangan seluruh turbin. Dan itu dapat mengganggu produksi energi hingga 80 persen, menurut studi lapangan yang baru-baru ini diterbitkan yang dipimpin oleh Hui Hu, Profesor Martin C.Jischke dari Universitas Negeri Iowa di bidang Teknik Dirgantara dan direktur Fisika Lapisan Es dan Anti- / De-icing Universitas Negeri. Laboratorium Teknologi.

Hu telah melakukan studi laboratorium tentang icing bilah turbin selama sekitar 10 tahun, termasuk melakukan eksperimen di Terowongan Riset Icing ISU yang unik. Banyak dari pekerjaan itu telah didukung oleh hibah dari Iowa Energy Center dan National Science Foundation.

“Tapi kami selalu memiliki pertanyaan tentang apakah yang kami lakukan di lab mewakili apa yang terjadi di lapangan,” kata Hu. “Apa yang terjadi pada permukaan bilah turbin angin skala utilitas yang besar?”

Kita semua tahu tentang satu hal yang baru-baru ini terjadi di lapangan. Tenaga angin dan sumber energi lainnya membeku dan gagal di Texas selama badai musim dingin bulan lalu.

Mencari situs lapangan

Hu ingin mengukur apa yang terjadi di ladang angin selama cuaca musim dingin dan beberapa tahun yang lalu mulai mengatur studi lapangan. Tapi itu lebih rumit dari yang dia duga. Bahkan di Iowa, di mana sekitar 5.100 turbin angin menghasilkan lebih dari 40% listrik negara bagian (menurut Asosiasi Informasi Energi AS), dia tidak diberi akses ke turbin. Perusahaan energi biasanya tidak ingin data kinerja turbin mereka dipublikasikan.

Jadi Hu — yang telah menjalin hubungan dengan para peneliti di Sekolah Energi Terbarukan di Universitas Tenaga Listrik China Utara di Beijing sebagai bagian dari program Pengalaman Penelitian Internasional untuk Siswa yang didanai oleh National Science Foundation — bertanya apakah ladang angin China akan bekerja sama.

Operator pembangkit listrik tenaga angin 34-turbin, 50-megawatt di punggung gunung di Cina timur setuju untuk studi lapangan pada Januari 2019. Hu mengatakan sebagian besar turbin menghasilkan listrik 1,5 megawatt dan sangat mirip dengan turbin skala utilitas yang beroperasi di Amerika Serikat.

Karena ladang angin yang dipelajari para peneliti tidak jauh dari Laut China Timur, Hu mengatakan turbin angin di sana menghadapi kondisi lapisan es lebih seperti di Texas daripada di Iowa. Ladang angin di Iowa terkena kondisi musim dingin yang lebih dingin dan lebih kering; ketika musim dingin turun ke Texas, ladang angin di sana terpapar lebih banyak kelembapan karena Teluk Meksiko di dekatnya.

Studi lapangan menunjukkan icing dapat membebani turbin angin hingga 80% dari produksi listrik

Para peneliti turun ke lapangan untuk mempelajari lapisan es di ladang angin ridgetop di China timur ini. Kredit: Universitas Negeri Hui Hu / Iowa.

Mengukur es

Sebagai bagian dari pekerjaan lapangan mereka, para peneliti menggunakan drone untuk mengambil foto bilah turbin sepanjang 50 meter setelah terpapar hingga 30 jam kondisi musim dingin yang membeku, termasuk hujan yang membekukan, gerimis yang membekukan, salju basah, dan kabut yang membekukan.

Foto-foto tersebut memungkinkan dilakukannya pengukuran dan analisis rinci tentang bagaimana dan di mana es terkumpul di bilah turbin. Hu mengatakan foto-foto itu juga memungkinkan para peneliti untuk membandingkan lapisan es alami dengan lapisan es laboratorium dan sebagian besar memvalidasi temuan, teori, dan prediksi eksperimental mereka.

Foto-foto tersebut menunjukkan, “Sementara es bertambah di seluruh bentang bilah, lebih banyak es ditemukan pada bilah tempel dengan ketebalan es mencapai hingga 0,3 meter (hampir 1 kaki) di dekat ujung bilah,” tulis para peneliti dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan. online oleh jurnal Energi terbarukan. (Lihat bilah sisi untuk tim peneliti lengkap.)

Para peneliti menggunakan kontrol bawaan turbin dan sistem akuisisi data untuk membandingkan status operasi dan produksi daya dengan es pada bilah terhadap kondisi bebas es yang lebih khas.

“Itu memberi tahu kita apa masalahnya, apa pengaruhnya terhadap produksi listrik,” kata Hu.

Para peneliti menemukan bahwa icing memiliki efek besar:

“Meskipun angin kencang, turbin angin es ditemukan berputar jauh lebih lambat dan bahkan sering mati selama peristiwa icing, dengan kehilangan daya yang diinduksi oleh icing hingga 80%,” tulis para peneliti.

Itu berarti Hu akan terus mengerjakan bidang lain penelitian turbin angin — menemukan cara efektif untuk menghilangkan es pada bilah sehingga pisau terus berputar, dan listrik terus mengalir, sepanjang musim dingin.


Para insinyur mempelajari icing / de-icing pada bilah turbin angin untuk meningkatkan produksi tenaga musim dingin


Informasi lebih lanjut:
Linyue Gao dkk, Sebuah studi lapangan tentang pertambahan es dan pengaruhnya terhadap produksi daya turbin angin skala utilitas, Energi terbarukan (2020). DOI: 10.1016 / j.renene.2020.12.014

Disediakan oleh Iowa State University

Kutipan: Studi lapangan menunjukkan bahwa icing dapat membebani turbin angin hingga 80% dari produksi listrik (2021, 4 Maret), diakses pada 4 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-field-icing-turbines-power-production .html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK